摘要：某工業(yè)渣堆污染治理采用原位處置、污染防控、生態(tài)封場、景觀再造的總體方案，其重點是污染防控及生態(tài)封場。該工業(yè)渣堆含有大量重金屬，需要通過隔離、封存等方法使其穩(wěn)定和固定。其間可設置物理阻隔層，隔絕堆渣與水接觸，降低淋溶導致的重金屬遷移，以免造成環(huán)境污染。工程監(jiān)測表明，渣堆對下游的污染已被有效阻隔，治理效果良好，可為類似項目提供參考。

關鍵詞：工業(yè)渣堆；污染防控；垂直阻隔；生態(tài)封場

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）02-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.02.033

Research on pollution control and ecological closure of"industrial slag pile

GE Yajun， SUN Xiaodong， CAO Zhanqiang

（Beijing Capital Environmental Technology Co.， Ltd.， Beijing 100044， China）

Abstract： The overall scheme of in-situ disposal， pollution control， ecological closure and landscape reconstruction is adopted for the pollution treatment of an industrial slag pile， with the focus on pollution control and ecological closure. The industrial slag pile contains a large amount of heavy metals， which need to be stabilized and fixed by isolation， sealing and other methods. In the meantime， a physical barrier layer can be set to isolate the contact between the slag and water， reduce the migration of heavy metals caused by leaching， and avoid environmental pollution. The project monitoring shows that the pollution of the slag pile to the downstream has been effectively blocked and the treatment effect is good， which can provide reference for similar projects.

Keywords： industrial slag pile; pollution control; vertical barrier; ecological closure

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量逐年增加，其控制的原則為無害化、減量化、資源化[1]。工業(yè)固廢總量大，涉及面廣，管理困難，處理成本比較高[2]。目前，國內處理工業(yè)渣堆的能力不足[3]，處理技術薄弱，大部分仍以集中填埋式堆放為主[4]。工業(yè)渣堆長期缺乏有效管理，部分堆體未設有效的防滲漏措施，對周邊環(huán)境造成嚴重污染，急需采取有效的污染防控手段。加強污染場地的風險管控，可有效阻止環(huán)境惡化，保障周邊居民生命健康，保證項目的安全可靠、經(jīng)濟實用[5]。本文結合某工業(yè)渣堆污染治理工程，重點介紹工業(yè)渣堆污染防控及生態(tài)封場，供類似工程參考。

1 工程概況

某歷史遺留工業(yè)渣堆主要由火法冶煉鉛、鋅產(chǎn)生的水淬渣逐年堆積而成，渣堆占地面積約為10萬m2，堆高約為60 m，堆存量約為400萬m3。渣堆位于山前洪積扇區(qū)，下游分布有居民區(qū)。渣堆處于自然堆放狀態(tài)，底部沒有采取任何防滲環(huán)保措施，渣堆滲出的滲濾液已對下游土壤和地下水環(huán)境造成嚴重污染。

工程實施初期，計劃通過綜合利用方式對渣堆進行處置，但實際綜合利用處置途徑很少，僅有外銷水泥廠和膏體充填兩種，處置量少、進度慢，幾年來累計處置的水淬渣僅占總量的10%。工業(yè)渣堆污染嚴重，綜合利用處置存在較大困難，要結合實際處置工作，探索切實可行的渣堆處置途徑和污染防控措施，逐步消除堆渣對周邊土壤及水體的污染，有效保護渣堆附近的生態(tài)環(huán)境，確保周邊居民生命健康安全。

2 研究區(qū)地質條件

該工業(yè)渣堆地處低山丘陵區(qū)，北高南低，南北高差約為40 m，坡度為8%～10%。渣堆南北長約為500 m，東西寬約為300 m，平面形狀不規(guī)則，略呈橢圓形。

2.1 工程地質條件

場區(qū)內巖土層主要有第四系人工堆積層（Q4ml）、第四系沖洪積層（Q4al+pl）、第四系湖積層（Q4l）、第四系坡殘積層（Q4dl+el）。根據(jù)沉積時代、成因類型及其巖性，可劃分4個主要地層，如表1所示。

2.2 水文地質條件

場區(qū)含礫黏土層分布有孔隙水，地下水埋深為1.4～14.1 m，屬于潛水型，雨季，地下水水位將上升1～3 m。孔隙水主要接受大氣降水、地表水入滲與側向補給，徑流滯緩，排泄方式以自然蒸發(fā)、側向徑流為主，地下水由西北向東南流動。表2滲透試驗結果表明，其第四系含礫黏土層、黏土層的垂直滲透系數(shù)在1.34×10-7～1.18×10-5 cm/s。根據(jù)《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（GB 50487—2008），巖土體滲透性分級定為微透水層。

3 場地調查

表3浸出毒性檢測結果表明，按照《固體廢物浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》（HJ 557—2010），渣堆水淬渣的浸出液中有2種特征污染物濃度超過《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的最高允許排放濃度（第二類污染物最高允許排放濃度按照一級標準執(zhí)行），判定水淬渣為Ⅱ類一般工業(yè)固廢[6]。

根據(jù)調查，渣堆主要污染途徑有兩種。一是降水淋濾渣堆浸出的滲濾液隨降水入滲進入土壤和地下水；二是地表徑流及一定的揚塵等污染淺層土壤。渣堆主要的特征污染物為Zn、Cd、Pb，主要集中在淺層地下水中，深層地下水基本未受到污染。幾種特征污染元素進入渣堆土壤的深度有限，污染物主要在上部的坡洪積層含礫黏土中運移，而下部坡洪積層的黏土和殘坡積成因的黏土則能很好地阻滯污染物垂向運移，測試結果顯示，渣堆對下部土壤的影響深度不超過16 m。

4 治理方案

渣堆治理以減量化、資源化、無害化為原則，采用原位處置、污染防控、生態(tài)封場、景觀再造的總體方案。首先在渣堆下游實施地下水污染防控工程，即分別在渣堆南側實施地下水截留捕獲控制工程和地下水柔性垂直防滲工程，渣堆東側實施地下水柔性垂直防滲工程，如圖1所示。地下水污染防控工程實施后，渣堆進行削坡整形，待邊坡穩(wěn)定處理后，進行整體生態(tài)封場，并實施景觀生態(tài)復綠工程，全面控制渣堆對周邊環(huán)境的影響。

4.1 地下水截獲工程

在渣堆下游布置地下水水力截獲井，目的是收集徑流至截獲帶的污染地下水，截斷其向南徑流的通道，控制其繼續(xù)向下游遷移擴散。根據(jù)水文地質試驗結果，目標層的滲透系數(shù)多為10-6～10-5 cm/s，整體屬于弱透水層。如圖2所示，沿垂直地下水流向的方向，采用“垂向截獲井+水平截獲井”的工程措施，形成一個完整水力截獲帶，從而達到完全控制污染地下水向下游擴散的目的。其中，垂向截獲井沿軸線中心布設3個，井深為20 m；垂向上，在深度5 m、10 m處設置2層水平截獲井，總長度約為250 m。

4.2 柔性垂直阻隔系統(tǒng)

柔性垂直阻隔系統(tǒng)是一種采用柔性高密度聚乙烯（HDPE）土工膜與灌漿帷幕組合而成的新型垂直防滲系統(tǒng)，可將已經(jīng)產(chǎn)生的污染物或可能產(chǎn)生的污染物控制在限制的范圍內，最終實現(xiàn)污染源隔離、控制、治理，修復生態(tài)環(huán)境。為達到滴水不漏的全面防滲效果，柔性垂直阻隔系統(tǒng)側面配有獨特的E互鎖設計（內置止水條），同時底部設置模袋與地質構造層的不透水層相連，能全面封堵和阻隔污染。

本工程在堆體南側和東側設置柔性垂直阻隔系統(tǒng)，總長度約為500 m，柔性垂直阻隔系統(tǒng)采用開槽式安裝工藝，開槽寬度為0.8 m，阻隔墻深度約為18 m，主材采用厚度3 mm的HDPE土工膜。柔性垂直阻隔系統(tǒng)的主要施工流程為：平整施工平臺→平面定位→導墻開挖及支護、便道施工、機械就位、泥漿配制、機械開槽、成槽清孔、HDPE土工膜鋪設、回填成墻[7]。

4.3 生態(tài)封場

工業(yè)渣堆主要由冶煉廢渣堆積而成，坡面松散程度較高，且含有大量重金屬，沒有土層，植被恢復較困難。該項目生態(tài)治理有兩個難點。一是坡面松散，后期施工穩(wěn)定性較差；二是重金屬含量較高，嚴重影響植物的正常生長，制約生態(tài)治理工程的實施。采取的治理方案涉及兩個方面。一是通過隔離、封存、堿性化等方法使其穩(wěn)定和固定；二是減少雨水和其他地表徑流下滲量，以降低淋溶導致的重金屬遷移。

工程通過密閉覆蓋，隔絕堆渣與水接觸，結合生態(tài)治理輔助工程，將源頭控制和末端治理有效結合?？紤]渣堆的歷史淵源和特殊地理位置，協(xié)調土地資源可持續(xù)利用，本項目在治理重金屬污染的同時，對渣堆的地形地貌進行適當重塑，最終實現(xiàn)堆體的景觀再造。

本工程生態(tài)封場總面積約為11萬m2，封場結構由下至上依次為：工業(yè)渣堆（底部）、調質層（第1層，厚度300 mm）、膨潤土防水毯（GCL）保護層（第2層，單位面積質量4 500 g/m2）、HDPE防滲阻隔層（第3層，厚度1.5 mm）、土工復合排水網(wǎng)導水層（第4層，厚度6 mm）、土工濾網(wǎng)反濾層（第5層，單位面積質量200 g/m2）、覆蓋土層（第6層，厚度500 mm）、種植土層（第7層，厚度300 mm）和復綠植被（上部）。生態(tài)封場完成后，上部植物復綠遵循適地適樹的原則。選擇的植物必須適應性強，耐干旱、貧瘠，抗風能力強。優(yōu)先考慮對重金屬有較強提取能力的物種，喬木植物有紫葉李、大葉黃楊、華山松、柳杉、國槐，灌木植物有紫穗槐、火棘、小葉黃楊、薔薇、小葉女貞、金絲桃。

5 工程監(jiān)測

工程完成后，按照《地下水環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ 164—2020），沿地下水擴散方向設置地下水監(jiān)測井。井深等效于垂直阻隔墻安裝深度，實時監(jiān)測上下游地下水水質，驗證阻隔效果。本工程監(jiān)測井深度為18 m，井徑為250 mm，在污染防控工程內外，沿場區(qū)四周共設置6口監(jiān)測井。工程完工數(shù)月后，污染防控工程以外監(jiān)測水樣的特征污染因子濃度已明顯下降，對下游的污染已被有效阻隔，治理效果良好。

6 結論

工業(yè)渣堆采用“地下水污染防控+生態(tài)封場復綠”的治理措施，這是一種非常有效的原位治理手段。柔性垂直阻隔系統(tǒng)以HDPE土工膜為主材，側面配有獨特的E互鎖設計（內置止水條），同時底部設置模袋與地質構造層的不透水層相連，能全面封堵和阻隔污染。該工業(yè)渣堆含有大量重金屬，需要通過隔離、封存、堿性化等方法使其穩(wěn)定和固定，其間需要設置物理阻隔層，隔絕堆渣與水接觸，以降低淋溶導致的重金屬遷移，避免造成環(huán)境污染。同時，對工業(yè)渣堆的地形地貌進行重塑，并進行生態(tài)封場，最終實現(xiàn)堆體的景觀再造與土地資源的可持續(xù)利用。

參考文獻

1 程振興，王亞軍，張德堂.工業(yè)固廢歷史堆場綜合整治方案方法探討[J].科技創(chuàng)新導報，2017（29）：111-113.

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3 徐西安，徐金花，姜立巖，等.低碳經(jīng)濟是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的必然選擇：淺談我國工業(yè)固體廢物資源化[J].再生資源與循環(huán)經(jīng)濟，2012（3）：13-16.

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6 生態(tài)環(huán)境部，國家市場監(jiān)督管理總局.一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標準：GB 18599—2020[S].北京：中國環(huán)境出版社，2020.

7 孫曉東，周嘉賓，鄭 峰，等.柔性垂直阻隔技術在危廢污染應急治理項目中的應用[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2016（10）：126-130.